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【摘要】住宅建筑电气节能设计是国家倡导实施环保战略的大背景下实施的，近几年建筑领域的节能降耗也取得一定成效，在一定程度上减少了能源消耗。本文根据工程案例，对住宅建筑电气节能设计措施进行探索，供同行借鉴参考。
【关键词】住宅建筑；电气设计；节能设计；措施
一、工程概况
某小区的建筑建筑总面积为124 081.27m2，地上31层，地下2层，一共6栋，设备用房及车库均设置在地下室，建筑设计防火分类属于一类高层住宅建筑。
二、建筑电气系统设计
（一）明确负荷等级
由于该小区人口较多，设计要求比较严格，按照国家相关规定，小区消防水泵、电梯、疏散用客梯、卷帘、正压风机、补风与排烟机、应急照明、航空障碍灯以及电梯基坑水泵都是一级负荷范畴的消防负荷；生活水泵、排污泵、通信机房、弱电监控以及走道照明和人防用电都是一级负荷范畴的非消防负荷；其它没特别说明均为三级负荷，一级负荷通过双电源供电，三级负荷通过单回路供电，消防负荷还要通过双电源双回路实行末端切换供电。
（二）计算短路电流
建筑配电系统短路对用电的安全性及持续性都会造成威胁，考虑到有可能出现短路事故的可能性，包含了单相短路、两相短路、两相接地短路和三相短路等，因此，短路电流必须要精确计算，为电气设计提供科学依据。当建筑配电系统出现三相短路事故时，因在电气设计中要尽可能平衡三相负荷，所以短路回路三相阻抗，依旧保持三相短路电流与电压的对称，仅限于短路时的电流值大于正常情况下的电流值。住宅小区建筑中三相短路事故的发生几率较小，不过其危害很大，务必要精确计算其电流，明确三相短路电流的稳态值，并在电气设备与导线的校验中使用该值，确保建筑电气设备的安全运行。
（三）分析变压器的台数与容量
确定供配电设备容量是建筑电气设计的重要工作之一，在进行设计时应充分考虑日后用电设备的升级扩容，确定好变压器的台数、容量是最为关键的环节，合理的变压器台数可以有效降低电气工程成本。针对变压器容量，应站在提高效率的角度合理选择变压器容量，考虑电气设备与住宅小区建筑的用电负荷系数，不能直接以电气设备安装容量为基础选择变压器。该系数是指同时利用电气设备的情况，建筑用户越多，系数一般就越小。在该住宅小区中一共有720个住户，需要系数可选择0.35，进行综合地考量之后将住宅小区建筑地下一层设置的综合配电房确定使用2台变压器，其容量都是1 000 kV·A。此外，通过对住宅小区建筑地下室、公共部分和电梯等设备用电、照明用电进行统计、计算，在地下一层另一综合配电房确定使用1台变压器，其容量也是1 000 kV·A。
（四）无功补偿设计
按照计算电力负荷的结果，该住宅小区建筑供电功率因数并没有达到国家标准，所以应使用无功补偿提高功率因数。根据该住宅小区建筑实际情况，决定使用变压器低压侧集中自动补偿装置，并通过自动循环投切方式确定电容器组，实现对功率因数的实时采集，从而控制电容器投切。该投切选择整组投入的方式，维护方便、操作简单，能显著提高利用变压器的效率。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在使用无功补偿之后，把功率因数提高到满足供电部门要求的标准。而为提升补偿的准确性，我们按照建筑电气施工图，同时借鉴过去的工作经验，科学估算补偿容量。只是不得把估算的容量直接用于设计无功补偿，最终应基于各种负荷统计功率因数，计算负荷，在对容量补偿之后的总负荷功率因数进行验算、估算，确认其是否比要求值大。
（五）建筑配电设计
该住宅小区建筑电力负荷的等级是不同的，消防用电为一级负荷，照明用电为三级负荷，因而要基于不同供电要求选择不同变压器。通过考虑建筑电气系统的状况，决定低压配电系统选择结合放射式、树干式的方式，容量较大的单台设备用电负荷抑或是重要负荷选择放射式实现供电，照明系统和一般用电负荷选择结合树干式、放射式的方式供电。其中，一级负荷范畴的消防负荷选择双电源供电，同时在末端自投；一级负荷范畴的非消防负荷选择双重电源供电，并于恰当的位置上互投，一旦其中一个电源出现故障，另一个电源不会被损坏；三级负荷则选择单电源实现供电。
如果没有用电的特殊要求，当变压器是三级负荷时，可选择低压单母线分段运行方式，在母线之间设置手动开关，方便联络；如果变压器是一级负荷，市电电源和备用发电机电源之间可选择可靠连锁合闸程序，确保不会出现两者并列运行的情况；如果连接发电机的变压器运行停止，应起动备用发电机，促使消防负荷、重要负荷获得电力供应。
（六）设计继电保护
为确保住宅小区建筑能够安全实现供配电，应将继电保护装置设置在电网之中，测量一次系统，并执行监视与控制、保护等操作，尽可能降低故障影响，预防损坏电气设备。按照该住宅小区建筑的实际用电情况，决定设计10 kV继电保护，即：将三相定时限过电流保护设置在进线柜处，同时设置零序保护、带时限电流速断保护；将时限过电流保护设置在出线柜处，同时设置零序与超温保护、电流速断保护；将时限过电流保护、电流速断保护都设置在母联柜处。在明确继电保护装置设计之后，整定各个保护装置的电流，明确保护动作出现时的电流整定值。在此之后还要校验继电保护装置的灵敏度，保证各个保护装置及时动作，不会出错，具备继电保护功能。
（七）设计自备电源
由于该住宅小区建筑涉及较多一级供电负荷，为确保安全可靠供电，应设计自备电源。在实际工作中要综合考虑供电安全、经济效益和自备负荷容量等因素，建议使用柴油发电机式自备电源。在消防情况下，应将柴油发电机上的非消防负荷切除，储油箱也要满足小区消防设备供电时间大于2 h的要求。如果市电停电抑或是变压器同时发生故障，通过变压器低压进线主开关辅助接点可以获取起动柴油发电机的信号，将其传送给发电机的控制器，在延时0～10s之后发电机组会自动起动，并在30s以内达到额定的电压、转速与频率，投入额定负载，使小区消防设备运行。如果市电停止并且面临消防要求，在消防控制中心确认火灾之后应手动将非消防设备用电切除，在市电恢复30～60s之后通过ATS自动将市电供电恢复，柴油发电机在冷却和适当的延时之后自动停止。
三、使用新技术节能设计措施
新时代下的住宅小区用电情况实时监控与即时调节是节能设计面临的重要问题，可以灵活应用能源管理系统及实现对电能表数据的远程采集，这样可以有效管理住宅小区的电气节能，如室内红外传感器，就能在无人时即时关闭灯具；将二氧化碳传感器应用于地下车库，就能基于车库中二氧化碳的浓度正常及时关闭新风系统，在满足实际需求的前提下尽量减少电能消耗。该住宅小区建筑电气设计中使用发光二极管，也就是LED光源，能有效减少因照明产生的电能消耗。在电气设计中也可通过灯具控制方式的优化，提高电气节能控制效果。在住宅小区建筑电气节能设计中怎样充分利用自然光源是一个重点，毕竟太阳光是清洁的、免费的光源，如果能将其合理利用，就能很好地满足节能目标。如在住宅小区建筑地下车库需要长期进行人工照明，因而可设计使用导光筒，这是有效的替代方案之一，白天阳光充足时可完全放弃人工照明，达到节能的效果；针对建筑室外照明，可设计使用太阳能发电系统，在白天把太阳能变成电能加以储存，将其用于夜间小区景观照明，弥补住宅小区建筑电气设计中景观照明路线长、分散的缺点，使节能效果更显著。
四、结束语
电气设计水平关系到电力系统的安全稳定，和人们生活质量有着密切关系，做好电气节能设计不仅迎合当前国家提倡的节能战略，同时也是为可持续发展目标的实现提供保障。作为电气设计工作者，应当认识到电气节能及安全的重要性，充分使用新技术提升设计水平。
论文作者:罗永见,
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第03期
论文发表时间:2019/5/28
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